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在看《登月先鋒》前,這些事你知道了嗎?

htlee
・2018/10/16 ・3524字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

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《登月先鋒》電影海報。 圖/IMDb

《登月先鋒》(First Man)是根據登上月球的第一人──尼爾 · 阿姆斯壯(Neil Armstrong)的生平拍攝的電影。這部電影選在今年 10 月上映,恰逢美國航太總署(NASA)正式運作 60 週年紀念,別具意義。

《登月先鋒》主要是描述 1961 年到 1969 年阿姆斯壯的生平事蹟,1960 年代正好是美國和蘇聯之間太空競賽的高峰,這幾年美國從一路落後;迎頭趕上;到最後贏得勝利,他的這段太空人生涯正是美國航太技術起飛的縮影。不過,美國在這段時間的許多努力和成就甚至傷亡,在電影中無法一一仔細說明,看電影前先認識《登月先鋒》中的一些時空背景,可以讓你對劇情更了解。

在看登月先鋒前,你腦中的裝備準備好了嗎?source: IMDb

慢人一步又出師不利,多舛的美國太空計畫

冷戰時期,超級強國美國和蘇聯進行了一場太空競賽,這場航太技術比拚 1955 年才正式開跑,蘇聯卻在 1957 年 10 月 4 日就率先成功發射史波尼克 1 號(Sputnik 1)人造衛星。史波尼克飛過美國上空時,造成極大的恐慌,美國人懷疑蘇聯正在進行偵查,更害怕史波尼克會丟下核彈。

美國人的恐懼還沒消退,蘇聯在史波尼克 1 號升空一個月後,又發射史波尼克 2 號(1957 年 11 月 3 日),這次的太空船裡還搭載了一隻小狗,讓蘇聯成了第一個把動物送上太空的國家。

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早期美國的太空計畫由軍方主導,由陸海空三軍各自開發自己的火箭。為了趕上蘇聯,搭載美國第一枚衛星的海軍先鋒火箭(Vanguard),在時間壓力下倉促發射──結果就是美國人在全國電視轉播中,看見先鋒火箭升空,接著不過上升 1.2 公尺就墜毀爆炸。太空競賽初期,美國遭受巨大挫敗。還好後來由美國陸軍主導的探險家 1 號(Explorer 1)計畫,在 1958 年 1 月 31 日發射成功,讓美國也進入太空時代,勉強追上蘇聯腳步。

探險家 1 號發射成功後,參與的三位主要成員把探險家 1 號的模型高舉起來。圖/NASA

1958 年 10 月 1 日,美國航太總署(NASA)正式運作。美國航太總署的前身是美國國家航空諮詢委員會(NACA),美國航太總署成立後,吸收整合了美國軍方太空計畫的資源,航太總署自此為美國太空計畫吹起了反攻號角!(同場加映:電影《十月的天空》)

反攻沒那麼簡單:逆襲失敗的水星計畫

水星計畫的主要目的是要比蘇聯人更早上太空,以及研究太空對人類的影響。為了這個目的,美國航太總署招募了美國第一批的 7 位太空人,他們被稱為水星 7 傑。

不過蘇聯還是搶先了一步。1961 年 4 月 12 日,蘇聯的尤里 · 加蓋林(Yuri Gagarin)首先搭乘東方 1 號升空,繞行地球一圈後返回地球,讓蘇聯成為第一個將太空人送上太空的國家。

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不到一個月後,美國也做出回應。1961 年 5 月 5 日,艾倫 · 雪帕德(Alan Shepard)搭乘自由 7 號太空船升空,當他抵達太空的高度後就返回地球,並沒有繞地球飛行。一直到 1962 年 2 月 20 日,駕駛友誼 7 號的約翰 · 葛倫(John Glenn)才繞地球航行了三圈。

約翰 · 葛倫和友誼 7 號。 圖/NASA

1961 年 5 月 25 日,美國總統甘迺迪(John Kennedy)在國會發表演說,宣示要在 1960 年代結束前,把太空人送到月球,並讓太空人安全返航,這訂定了美國人太空計畫的明確目標。

1963 年 5 月,最後一次水星載人計畫升空時,太空人在太空中待的時間超過一天。不過在此之前,蘇聯已經完成將近 4 天的太空之旅。雖然美國拼命追趕,不過蘇聯還是保持一步領先。(同場加映:電影《關鍵少數》)

阿姆斯壯初登場:再接再厲的雙子星計畫

前往月球比繞地球飛行困難許多,需要發展出新的技術。美國航太總署的登月計劃是讓登月小艇和指揮/服務艙一起抵達月球,不過只讓登月小艇登陸,指揮/服務艙繞月球運行。登月結束後,登月小艇從月球表面升空,抵達月球軌道與指揮/服務艙接合一起返回地球。要完成登月計畫,其中最關鍵的技術就是讓兩艘太空船在太空中對接,這也是雙子星計畫最重要的目的。

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為了讓美國太空人登陸月球,還需要更多太空人參與太空計畫。美國太空總署需要招募新的太空人。阿姆斯壯就是美國航太總署的第二批太空人,而與阿姆斯壯一起前往月球的伯茲 · 艾德林和麥可 · 柯林斯則是第三批太空人。

雙子星太空船比水星太空船大,可以搭載兩名太空人。1965 年 6 月升空的雙子星 4 號,進行美國太空人首次的太空漫步,太空人愛德華 · 懷特(Edward Higgins White)在太空艙外待了 22 分鐘。

尼爾 · 阿姆斯壯和大衛 · 史考特(David Randolph Scott)是雙子星 8 號上的兩名太空人,他們主要的任務就是要和另一艘無人太空船做史上第一次的對接。1966 年 3 月 16 日雙子星 8 號發射升空,一開始進行的很順利,雙子星 8 號與無人太空船成功對接。對接後不久,太空人感覺到太空船左右搖晃,研判可能是無人太空船造成的,所以決定讓雙子星 8 號脫離無人太空船。

史考特(左)與阿姆斯壯(右),他們前方的是雙子星太空船的模型,圖片來源NASA

雙子星 8 號脫離無人太空船後,反而以每秒一圈的高速旋轉,他們試著要讓太空船停止旋轉,但是太空船完全不受控制。如果太空船持續高速旋轉下去,兩名太空人會失去意識,永遠漂浮在太空中。阿姆斯壯研判可能是控制太空船軌道方向的系統出問題,於是果斷把這個系統關閉,開啟太空船上用來返回地球的小型火箭來控制雙子星 8 號。幸運的是,阿姆斯壯的判斷真的讓太空船停止旋轉了!為了避免夜長夢多,太空總署決定讓他們提早返航,最後雙子星 8 號安全成功地降落在西太平洋。

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阿姆斯壯在太空船高速旋轉,可能暈眩失去意識的情況下,還能沉著地做出正確判斷,找出問題並解除危機,這次臨危不亂的表現讓阿姆斯壯成為首次登月任務指揮官的最佳人選!

欲速則不達:失去三位太空人的阿波羅 1 號意外

雖然美國在雙子星計畫中超越蘇聯,但是因為快速發展而疏忽安全,讓美國人付出極慘痛的代價。

1967 年 1 月 27 日,阿波羅 1 號的三名太空人古斯 · 葛利森(Gus Grissom)、愛德華 · 懷特(Edward Higgins White)和羅傑 · 查菲(Roger Bruce Chaffee),參加阿波羅 1 號指揮艙的斷電測試。這時阿波羅 1 號已經架設在神農火箭 IB 的頂端,預計在 2 月 21 日發射到地球軌道,進行首次的阿波羅指揮/服務艙飛行測試。這次斷電測試被認為是安全且無危險的,因為神農火箭還沒裝填燃料,但是,這次測試卻造成美國太空史上的一次嚴重意外!

阿波羅 1 號太空人,由左至右為葛利森、懷特和查菲。 圖/NASA

測試幾個小時後,阿波羅 1 號的指揮艙突然發生火災,當時指揮艙內的空氣是純氧,火災迅速蔓延,大量的濃煙和高溫,讓三名太空人在還沒逃離太空艙就死亡。

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意外發生後的調查發現,阿波羅 1 號的設計有許多致命的錯誤,而且沒有火災應變和解救太空人的措施。其中最致命的是太空船內的易燃物質,與受損的電線發走火碰上艙內助燃的純氧,才使得火災一發不可收拾。另外,艙門開啟的程序太過繁複,無法在意外發生時快速脫離險境。阿波羅 1 號意外發生後,NASA 徹底更改了太空船的設計,避免災難再次發生。

有人說,還好這次的意外發生在正式發射之前,讓美國航空太空總署的工程師可以檢視阿波羅 1 號的所有缺陷。如果意外發生在太空中,工程師就無法檢視太空船的狀況,可能沒辦法找出所有問題,而那些沒有解決的問題很可能會再次發生,造成日後更多傷亡。矛盾的是,如果沒有阿波羅 1 號事件,可能就沒有日後成功的登月任務。

登月十年不晚:美國終於踏出人類的一大步

阿波羅 1 號的悲劇並沒有阻止美國人前往月球的決心。1968 年 12 月 21 日,阿波羅 8 號發射升空,進入月球軌道,雖然只有在軌道上繞月球運行,卻是人類首次飛抵月球。三位太空人在月球軌道上度過聖誕夜,在聖誕節當天返回地球,完成任務。

接下來的幾次任務,讓美國太空人對登陸月球做好準備。終於在 1969 年 7 月 20 日,阿波羅 11 號的太空人阿姆斯壯登陸月球,艾德林隨後也踏上月球表面。阿波羅 11 號的太空人在 7 月 24 日安全成功降落在北太平洋。

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阿姆斯壯的一小步,人類的一大步。 圖/NASA

甘迺迪總統在 1961 年的太空政策宣示,真的讓太空人在 1960 年代結束前成功的登上月球,阿波羅 11 號的成就也讓美國在太空探險保持數十年的領先地位!

科學框外的討論:
《登月先鋒》:貫徹導演個人美學,視覺令人驚艷|Punchline娛樂重擊

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屋頂上的天文學家-李昫岱,中央大學天文所博士,曾經於中央研究院天文所和美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校從事研究工作。著有《噢!原來如此 有趣的天文學》、《天文很有事》,翻譯多本國家地理書籍和特刊。 目前在國立中正大學教授「漫遊宇宙101個天體」和「星空探索」兩門通識課。天文跟其他語文一樣,有自己的文法和結構,唯一的不同是天文寫在天上!現在的工作是用科學、藝術和文化的角度,解讀、翻譯和傳授這本無字天書,期望透過淺顯易懂的方式介紹天文的美好!

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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印度登陸月球熱門探測點——月球南極!那裡藏著什麼?為什麼各國爭先恐後?
PanSci_96
・2023/11/11 ・4407字 ・閱讀時間約 9 分鐘

你準備好要當月球移民了嗎?

人類再次展開登月競賽,準備重返月球。

今年八月二十三日,在全世界的矚目下,印度登月艇「月船三號 Chandrayaan-3」成功著陸於月球南極附近,展開為期半個月的科學探測任務,也成為人類史上第四個成功軟著陸於月球表面的國家!這更是 21 世紀以來除了中國嫦娥系列之外唯一的成功登月任務。

這次的登陸地點選在月球南極附近。除了月船三號,未來印度與日本合作的月船四號,以及中國的嫦娥七號、嫦娥八號任務,甚至是 NASA 阿提米斯計畫的首次載人登陸,地點也選在月球南極。

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問題來了,月球南極到底有什麼樣的魔力,能讓世界各國如此趨之若鶩?是有挖不完的石油?數不清的黃金?還是外星人留下的秘密裝備?

月球南極有什麼?

從人類的生存、家禽動物的飼養、到植物的灌溉,都脫離不了「水」這個在地球上再常見不過的物質。不僅如此,水電解之後得到的氧氣可以用於呼吸,氫氣則可以做為火箭引擎的燃料使用。想要讓人類走出地球,成為跨行星物種,確保充足的水源供給絕對是最核心的要務之一。

然而,雖然地球上的液態水很多,但正由於我們對水的需求如此龐大,如果要把所有需要的水都從地面用火箭發射進太空,需要的成本將非常驚人。

因此直接開採並使用本來就在太空中的水資源,才是合理且經濟的做法。沒錯,各國在將人類送上登月前,先將目光鎖定在了月球南極,關鍵就是要尋找「水」。

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如果月球上有水,不僅能幫助人類在月球建立起永久基地。月球,更將成為人類航向廣袤星海的第一片綠洲。

可是,缺乏大氣保護、日夜溫差超過兩百度的月球表面,真的會有水存在嗎?

由於缺乏大氣層,液態水在月球上要嘛會因為蒸發而散逸,要嘛會因為低溫結成水冰,很難以液態穩定存在。而即使是固態的水冰,也會在炙烈的陽光下昇華,因此月球表面的大部分地方是幾乎沒有水的。

但大家可以想像一下,月球的公轉軌道與地球繞太陽公轉的黃道面幾乎平行,夾角只有 5.145°。也就是說,月球不論在哪個位置,陽光總是直射在月球赤道附近。如果此時月球的南極點剛好有個向下凹陷,而且足夠大、足夠深的隕石坑,那麼在隕石坑之中的陰影區,就永遠不會照射到陽光。

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圖/wikimedia

這些地方被稱為「永久陰影區 Permanently Shadowed Areas」。由於不會受到陽光照射,因此永久陰影區附近的水冰,能夠持續存在數十億年的時間。

但是,雖然有「保存」水冰的條件,關鍵是永久陰影區中真的有水冰存在嗎?如果有,含量又有多少呢?這時,各國的探月任務就接手上場了。

月球南極真的有水嗎?

這些探月任務可不是一時興起,因為過去「月球上沒有水」的印象可是深植人心。直到 1990 年代開始,科學家才陸陸續續從越來越多月球探測器的資料中,發現水可能存在的蛛絲馬跡。

其中一次重大的進展發生在 2009 年。當時,NASA 使用擎天神五號火箭,同時發射了「月球勘測軌道飛行器 LRO」以及「月球坑觀測和感測衛星 LCROSS」兩個探測器。前者是一顆繞月衛星,後者則是一個撞擊用探測器。

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在發射升空之後,NASA 首先讓 LRO 與火箭分離,並進入月球軌道。接著,還連在火箭第二節上的 LCROSS,則跟著第二節火箭一起朝著月球南極的永久陰影區之一——卡比厄斯環形山飛去。在撞擊前數小時,LCROSS 與第二節分離,並讓第二節火箭以每秒 2.5 公里的高速,直直撞入永久陰影區,激起大量的月表物質。LCROSS 則直直飛入其中,檢測其中的物質成分。並在六分鐘後,同樣撞擊於月球表面。但就在這短短的六分鐘的犧牲打中,LCROSS 收集到的資料向科學家展示了,月球南極的永久陰影區中不僅確定有水冰的存在,更有汞、鎂、鈣、銀、鈉等其他諸多有用的物質資源。

2009 年 6 月 18 日至 2009 年 10 月 9 日 LCROSS 軌跡模擬動畫。圖/wikimedia

有了 LCROSS 的資料,再加上其他月球探測器,像是克萊門汀號、月船一號、LRO 等等,提供各種遙測資料,人類終於能掌握月球表面有水存在的證據。

時間回到現在,月球表面-尤其是月球極區的永久陰影區中,有水冰的存在已經是科學家的共識。但是這些水冰具體有多少,能否支撐人類在月球極區建立太空基地呢?這就只能實際派出登陸艇前往一探究竟了。

到月球南極尋找水冰吧!

可惜的是,8 月 23 日成功在月球上著陸的月船 3 號和攜帶的月球車 Pragyan,在 9 月 2 號和 4 號就入休眠,推測可能是因為無法承受極低溫環境,至今還未能重新喚醒。

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Pragyan 登陸月球。圖/wikimedia

在未來兩年的月球極區無人探測任務中,NASA 的 VIPER 任務可以說是最值得期待的另一項任務。VIPER 全名為月極揮發物調查漫遊車,是 NASA 有史以來第一台「無人月球車」,同時也是 NASA「商業月球載酬服務 CLPS」系列任務的一員。CLPS 和過去的太空任務不同,是由 NASA 提供科研載酬,由商業公司提供載酬的發射、巡航、著陸等服務。本次 VIPER 任務選定的商業夥伴是美國的 Astrobotic Technology 公司,VIPER 探測車將會乘坐該公司的 GRIFFIN 登陸器降落在月球南極,透過各種儀器勘查月球極區揮發份的組成與分布。

這台重 430 公斤,體積與高爾夫球車相當的 VIPER ,身上塞有四個主要儀器。

首先是中子光譜儀,它會藉由量測月球表面中子輻射的能量分布,了解地底下氫原子的分布狀況,從而推測水冰的含量。

第二,近紅外光揮發份光譜儀,它會以近紅外光燈照射月表,並從揮發份的光譜分析它的化學組成,同時也能判斷水是以結晶、非晶質的冰,或是氫氧根離子的形式存在。

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第三,質譜儀,能藉由電場分離不同荷質比的物質。除了能知道月表有哪些元素以外,還能分辨氘與氫、氧-18 與氧-16 等不同同位素的含量,對分析水的來源至關重要。

第四個儀器名為 TRIDENT(The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain),縮寫很酷,名字很長,但簡單來說就是一個裝有溫度計的鑽頭。可以從月面下一公尺處鑽取一段十公分長的岩芯,為前面幾個儀器提供樣品。

除了這些科研儀器以外,VIPER 上還有一對立體視覺攝影機,能夠拍攝具有距離感的照片,為探測車的導航提供參考。

VIPER 原型機。圖/wikimedia

有了 VIPER,NASA 還必須想好要把珍貴的探測車派到何處進行調查,才能盡可能發揮他的潛能。除了理所當然地要放在可能有水的地方之外,地表的起伏與材質也有要求,比如太陡峭的山壁顯然就不是個好選擇。同時探測的地點,還必須可以和地球建立通訊。

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更重要的是,由於 VIPER 是太陽能驅動的探測車,探測地點不可以長時間缺乏日光,否則探測車會不僅會因為缺乏電力,還會因為長時間處於酷寒環境中而壞掉。進入休眠的月船三號,就是因為設計上就沒有為度過月球寒夜做準備,因此任務的極限時間一開始就限制在兩週左右。綜合以上條件,科學家選定了月球南極 Nobile 隕石坑西方的高地作為 VIPER 任務的地點。這裡雖然不是嚴格意義上的永久陰影區,但是滿足有日照,且時間足夠短到允許地底下有水冰的存在。

為了有充分的時間進行探索,VIPER 設計時就有考慮探測器的電力與保溫,可以透過三個休眠時期度過月球的夜晚,執行至少一百天的任務。在這一百天中,VIPER 將會調查隕石坑周圍,了解到底有多少水冰和二氧化碳、二氧化硫等揮發物,為將來的登月計畫鋪路!

要前往其他星球甚至離開太陽系,比起地球,擁有較低重力的月球,一直被認為是人類出發太空的前線基地。人類想要成為跨行星物種,水則是絕對不可或缺的關鍵資源。而經過數十年的研究,科學家終於在月球發現可能蘊藏大量水冰資源的地方。我們離移民月球或其他行星,又更靠近了一步。

就讓我們一起期待這些探測器們,幫助我們揭開月球南極的神秘面紗吧。

跟大家說個小趣聞,月船三號著陸之後,印度為了慶祝任務成功而將月船三號的登陸點命名為「濕婆神之力 Shiv Shakti」。那如果今天是你的探測器成功登月了,你會想幫登陸地點取什麼名字呢?留言與大家分享吧!

最後也想問問大家,如果人類真的確保水源,並在月球南極建立起了月球永久基地,你會想移民過去嗎?

  1. 不只想,我還想接著去火星跟太陽系外呢
  2. 去旅遊的話剛剛好,我想去找露西和大衛約會的地方聖地巡禮
  3. 先等等,說不定月球背面,還有外星人在等著我們呢

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陰謀論大徵集!你聽過哪些陰謀論?|【科科齊打交】
活躍星系核_96
・2021/05/03 ・605字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

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S編按:【科科齊打交】是我們希望與大家一起進行的對話形式,期待在討論的過程中,我們能離知識更近一些。

在製作《Pan-pan-Panspiracy 一切都是泛科學的陰謀》專題時,我們蒐集到了不少陰謀論,But!這還不夠!我們想要更多!親愛的科夥伴們,快來貢獻你們聽過的陰謀論吧!

所以說,什麼是陰謀論?

所謂陰謀論,顧名思義,背後得有「陰謀」。

在面對一些重大事件或現象時,有些人會用「邪惡力量」、「邪惡集團」去解釋,假定一切背後存在秘密的利益糾葛或政治動機。

這些說法存在一大特點,那就是「低證偽性」,它們聽起來好像有那麼一回事、很容易讓人相信,卻又缺乏實際證據,可以確認究竟是真是假,也因此每次試圖闢謠時,都會落入證據不足,誰也沒辦法說服誰的窘境。

獻上你的陰謀論吧!換你說說看!

聽起來是不是有點熟悉呢?以下這些陰謀論,你或許也有聽過:登月是假的,人類從來沒有上過月球;51 區裡面藏有外星人,是美國政府進行的秘密實驗;從外星來的蜥蜴人偷偷控制著世界……

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你還能說出哪些陰謀論?有沒有什麼秘辛,是我們沒聽過的呢?

如果你有超吸引人的陰謀論故事,或是期待我們解密哪個經典陰謀論,都趕快留言告訴我們吧!

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活躍星系核_96
778 篇文章 ・ 128 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia